Влияние и учет нагрузки при расчетах установившегося тока к.з.

При установившемся режиме к.з. влияние нагрузки проявляется двояко:

1) предварительно нагруженный генератор (до к.з.) имеет больший ток возбуждения, чем генератор, работающий на холостом ходу;

2) нагрузка, присоединенная к сети в режиме к.з., может существенно изменить распределение и величины токов в ветвях схемы.

Из простейшей схемы рис.3.16 видно, что нагрузка шунтирует поврежденную ветвь, уменьшая тем самым внешнее сопротивление цепи статора генератора. Это приводит к увеличению тока генератора, уменьшению напряжения на его выводах и, соответственно, к пропорциональному уменьшению тока в месте к.з. Очевидно, что с увеличением удаленности места к.з. от генератора влияние нагрузки возрастает. Напротив, при к.з. на выводах генератора присоединенная нагрузка не влияет на ток к.з.

С целью упрощения в практических расчетах нагрузку учитывают приближенно, характеризуя ее некоторой постоянной реактивностью.

Полный отказ от учета нагрузок в расчетах установившегося тока трехфазного к.з. приводит к столь большим искажениям результатов расчета, что даже такой приближенный их учет следует признать обязательным.

Рис.3.16. Представим, что генератор с э.д.с. и реактивностью работает на чисто индуктивную цепь, реактивность которой . Для напряжения генератора можно записать, с одной стороны

, (3.35)

а с другой, . (3.36)

Выражение (3.35) представляет внешнюю характеристику генератора, которой на рис.3.17. соответствует прямая (это является следствием принятой спрямленной х.х.х.); соответственно (3.36) отвечает прямая , наклон которой пропорционален внешней реактивности цепи статора генератора, то есть .

Рис.3.17.

Координаты точки пересечения этих прямых (точка ) дают значения тока ( ) и напряжения ( ) генератора при рассматриваемых условиях. С изменением точка пересечения перемещается по прямой . Ее нижнее положение (точка ) соответствует к.з. на выводах генератора, когда установившийся ток к.з. достигает наибольшей величины (при заданном значении возбуждения или э.д.с. ), а напряжение падает до нуля.

Если точку , где напряжение на выводах генератора равно номинальному, считать отвечающей нагрузочному режиму то реактивность нагрузки будет характеризоваться наклоном прямой , то есть углом .

Эту реактивность можно определить из совместного решения (3.35) и (3.36), положив и , что приводит к выражению

. (3.37)

Как видно, величина определяется параметрами генератора, где влияние коэффициента мощности сказывается в скрытом виде – через значение . При средних параметрах типовых генераторов, работающих с полной нагрузкой при , относительная величина реактивности нагрузки по (3.37) составляет .

Именно эта средняя величина используется в практических расчетах. Реактивность нагрузки отнесена к полной (в ) рабочей мощности нагрузки и среднему номинальному напряжению ступени, где присоединена данная нагрузка.